人教版高中物理選修3-5第章第2節(jié)光的粒子性課件

§17.2光的粒子性

若用與絲綢摩擦過的玻璃棒去靠近鋅板，驗(yàn)電器的指針張角會變大。一、光電效應(yīng)現(xiàn)象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。

用導(dǎo)線將一塊擦得很亮的鋅板與不帶電的驗(yàn)電器相連，當(dāng)用弧光燈（或紫外線燈）照射鋅板時，驗(yàn)電器指針張開。1887年赫茲在做電磁波實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)了后來被稱為光電效應(yīng)的現(xiàn)象。

照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。光電子定向移動形成的電流叫光電流。逸出的電子稱為光電子。1、什么是光電效應(yīng)？

當(dāng)光線經(jīng)石英窗照在陰極K上時，K就發(fā)射光電子，在電路中形成光電流。陽極陰極2.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：

將兩個電極（陰極K和陽極A）密閉在真空玻璃管中，（1）存在飽和電流現(xiàn)象：光照不變時，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。說明：光照條件一定時，單位時間內(nèi)陰極K發(fā)射的電子數(shù)目是一定的。對于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，飽和電流越大。陽極陰極實(shí)驗(yàn)還表明：—使光電流減小到零的反向電壓。－++++++

一一一一一一v加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運(yùn)動。設(shè)所有光電子當(dāng)中速率最大的為vc,那么它的初動能也最大，若現(xiàn)象：

U=0時，I≠0，說明：光電子具有初速度則所有光電子均不能到達(dá)A板，故不能形成光電流。即：I=0，式中UC即為遏止電壓。(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UCEEUFKA說明：光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。aIUOU黃光（強(qiáng)）黃光（弱）遏止電壓蘭光Ub光電流與電壓的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率

改變時，遏止電壓也會改變。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)：b.存在截止頻率

c對于每種金屬，都有相應(yīng)確定的截止頻率

c。

可見：當(dāng)入射光頻率

>

c

時，電子才能逸出金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)。當(dāng)入射光頻率

減小到某一數(shù)值

c時，無論光強(qiáng)多大，即使不加反向電壓，也無電子逸出金屬表面。

c稱為截止頻率或極限頻率。陽極A陰極K現(xiàn)象：即使入射光的強(qiáng)度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經(jīng)過的時間不超過10－9秒（這個現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時發(fā)射”）。光電效應(yīng)在極短的時間內(nèi)完成。(3)具有瞬時性陽極A陰極K（德）勒納德等人通過實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：

①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；③光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.

以上三個結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應(yīng)。逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。①光越強(qiáng)，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。②不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。③如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10S。-9√實(shí)驗(yàn)表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的.溫度不很高時，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來，必須克服這個引力做功。二.光電效應(yīng)解釋中的疑難1.光子：

光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。愛因斯坦的光子說

愛因斯坦從普朗克的能量子假說中得到了啟發(fā)，他提出：三.愛因斯坦的光量子假設(shè)2.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程或——光電子最大初動能

——金屬的逸出功

W0一個電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek，即：3.光子說對光電效應(yīng)的解釋①愛因斯坦方程表明，光電子的初動能Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無關(guān)。只有當(dāng)hν>W0時，才有光電子逸出，就是光電效應(yīng)的截止頻率。②電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流自然幾乎是瞬時發(fā)生的。③對于同種顏色（頻率相同）的光，光強(qiáng)較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎。

愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動理論。4.光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證

美國物理學(xué)家密立根，花了十年時間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛因斯坦方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。愛因斯坦由于對光電效應(yīng)的理論解釋和對理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎。思考與討論：（課本P33）課本P33例題解析：由上面“思考與討論”的結(jié)果可得：

對于一定金屬，逸出功W0是確定的，電子電荷e和普朗克常量h都是常量。所以遏止電壓UC與光的頻率ν之間是線性關(guān)系即：Uc—ν圖象是一條斜率為的直線遏止電壓Uc與光電子的最大初動能Ek有關(guān)Ek越大，Uc越高；Uc為零，Ek為零，即沒有光電子所以與遏止電壓Uc=0對應(yīng)的頻率應(yīng)該是截止頻率νc由以上分析可知：根據(jù)數(shù)據(jù)作Uc—ν圖象即可求得遏止電壓Uc=0對應(yīng)的頻率就是截止頻率νcUc—ν圖象是一條斜率為的直線1.在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗(yàn)電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時()A.鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B.鋅板帶正電，指針帶正電C.鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D.鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電B練習(xí)2.一束黃光照射某金屬表面時，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A.延長光照時間B.增大光束的強(qiáng)度C.換用紅光照射D.換用紫光照射D3.關(guān)于光電效應(yīng)下述說法中正確的是()A.光電子的最大初動能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大B.只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時間足夠長，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān)D.任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)D長風(fēng)破浪會有時，直掛云帆濟(jì)滄海。努力，終會有所收獲，功夫不負(fù)有心人。以銅為鏡，可以正衣冠；以古為鏡，可以知興替；以人為鏡，可以明得失。前進(jìn)的路上，要不斷反思、關(guān)照自己的不足，學(xué)習(xí)更多東西，更進(jìn)一步。窮則獨(dú)善其身，達(dá)則兼濟(jì)天下。現(xiàn)代社會，有很多人，鉆進(jìn)錢眼，不惜違法亂紀(jì)；做人，窮，也要窮的有骨氣！古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅(jiān)忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修煉才華和能力，更重要的是要能堅(jiān)持下來。士不可以不弘毅，任重而道遠(yuǎn)。仁以為己任，不亦重乎?死而后已，不亦遠(yuǎn)乎?心中有理想，腳下的路再遠(yuǎn)，也不會迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，雖久不廢，此謂不朽。任何事業(yè)，學(xué)業(yè)的基礎(chǔ)，都要以自身品德的修煉為根基。飯疏食，飲水，曲肱而枕之，樂亦在其中矣。不義而富且貴，于我如浮云。財富如浮云，生不帶來，死不帶去，真正留下的，是我們對這個世界的貢獻(xiàn)。英雄者，胸懷大志，腹有良策，有包藏宇宙之機(jī)，吞吐天地之志者也英雄氣概，威壓八萬里，體恤弱小，善德加身。老當(dāng)益壯，寧移白首之心；窮且益堅(jiān)，不墜青云之志老去的只是身體，心靈可以永遠(yuǎn)保持豐盛。樂民之樂者，民亦樂其樂；憂民之憂者，民亦憂其憂。做領(lǐng)導(dǎo)，要能體恤下屬，一味打壓，盡失民心。勿以惡小而為之，勿以善小而不為。越是微小的事情，越見品質(zhì)。學(xué)而不知道，與不學(xué)同；知而不能行，與不知同。知行合一，方可成就事業(yè)。以家為家，以鄉(xiāng)為鄉(xiāng)，以國為國，以天下為天下。若是天下人都能互相體諒，紛擾世事可以停歇。志不強(qiáng)者智不達(dá)，言不信者行不果。立志越高，所需要的能力越強(qiáng)，相應(yīng)的，逼迫自己所學(xué)的，也就越多。臣心一片磁針石，不指南方不肯休。忠心，也是很多現(xiàn)代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。為人謀而不忠乎?與朋友交而不信乎?傳不習(xí)乎?若人人皆每日反省自身，世間又會多出多少君子。人人好公，則天下太平；人人營私，則天下大亂。給世界和身邊人，多一點(diǎn)寬容，多一份擔(dān)當(dāng)。為天地立心，為生民立命，為往圣繼絕學(xué)，為萬世開太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老將至，貧賤于我如浮云。淡看世間事，心情如浮云天行健，君子以自強(qiáng)不息。地勢坤，君子以厚德載物。君子，生在世間，當(dāng)靠自己拼搏奮斗。博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之。進(jìn)學(xué)之道，一步步逼近真相，逼近更高。百學(xué)須先立志。天下大事，不立志，難成！海納百川，有容乃大；壁立千仞，無欲則剛做人，心胸要寬廣。其身正，不令而行；其身不正，雖令不從。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不憂，勇者不懼?！闭嬲M(jìn)者，不會把時間耗費(fèi)在負(fù)性情緒上。好學(xué)近乎知，力行近乎仁，知恥近乎勇。力行善事，有羞恥之心，方可成君子。操千曲爾后曉聲，觀千劍爾后識器做學(xué)問和學(xué)技術(shù)，都需要無數(shù)次的練習(xí)。第一個青春是上帝給的；第二個的青春是靠自己努力當(dāng)眼淚流盡的時候，留下的應(yīng)該是堅(jiān)強(qiáng)。人總是珍惜未得到的，而遺忘了所擁有的。誰傷害過你，誰擊潰過你，都不重要。重要的是誰讓你重現(xiàn)笑容。幸運(yùn)并非沒有恐懼和煩惱；厄運(yùn)并非沒有安慰與希望。你不要一直不滿人家，你應(yīng)該一直檢討自己才對。不滿人家，是苦了你自己。最深的孤獨(dú)不是長久的一個人，而是心里沒有了任何期望。要銘記在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一個過往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福卻很短暫。一個人的價值，應(yīng)該看他貢獻(xiàn)什么，而不應(yīng)當(dāng)看他取得什么。做個明媚的女子。不傾國，不傾城，只傾其所有過的生活。生活就是生下來，活下去。人生最美的是過程，最難的是相知，最苦的是等待，最幸福的是真愛，最后悔的是錯過。兩個人在一起能過就好好過！不能過就麻利點(diǎn)分開。當(dāng)一個人真正覺悟的一刻，他放下追尋外在世界的財富，而開始追尋他內(nèi)心世界的真正財富。人若軟弱就是自己最大的敵人。日出東海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不轉(zhuǎn)牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。烏云總會被驅(qū)散的，即使它籠罩了整個地球。心態(tài)便是黑暗中的那一盞明燈，可以照亮整個世界。生活不是單行線，一條路走不通，你可以轉(zhuǎn)彎。給我一場車禍。要么失憶。要么死。有些人說：我愛你、又不是說我只愛你一個。生命太過短暫，今天放棄了明天不一定能得到。刪掉了關(guān)于你的一切，唯獨(dú)刪不掉關(guān)于你的回憶。任何事都是有可能的。所以別放棄，相信自己，你可以做到的。、相信自己，堅(jiān)信自己的目標(biāo)，去承受常人承受不了的磨難與挫折，不斷去努力、去奮斗，成功最終就會是你的！既然愛，為什么不說出口，有些東西失去了，就在也回不來了！對于人來說，問心無愧是最舒服的枕頭。嫉妒他人，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人當(dāng)人；在人之下，要把自己當(dāng)人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待陽光，人就會從卑微中站起來，帶著封存夢想去擁抱藍(lán)天。成功需要成本，時間也是一種成本，對時間的珍惜就是對成本的節(jié)約。人只要不失去方向，就不會失去自己。過去的習(xí)慣，決定今天的你，所以，過去的懶惰，決定你今天的一敗涂地。讓我記起容易，但讓我忘記我怕我是做不到。不要跟一個人和他議論同一個圈子里的人，不管你認(rèn)為他有多可靠。想象困難做出的反應(yīng)，不是逃避或繞開它們，而是面對它們，同它們打交道，以一種進(jìn)取的和明智的方式同它們奮斗。他不愛你，你為他擋一百顆子彈也沒用。坐在電腦前，不知道做什么，卻又不想關(guān)掉它。做不了決定的時候，讓時間幫你決定。如果還是無法決定，做了再說